中国 5G 行业应用除了基站射频侧的变化,5G具有多通道、大数据、极低时延的特点,对BBU(CU/DU)的处

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2018年中国5G行业应用:对背板、高速多层板的要求提升(图)

字体大小: 2018-07-19 13:13  来源:中国报告网

中国报告网提示:除了基站射频侧的变化,5G具有多通道、大数据、极低时延的特点,对BBU(CU/DU)的处


        除了基站射频侧的变化,5G 具有多通道、大数据、极低时延的特点,对 BBU(CU/DU)的处理能力提出更高要求。2008~2014 年,全球移动数据流量年平均复合增长率达到 50%,在整个互联网数据流量中的占比从 2008 年的 0.9%上涨到 2014 年的 32%,网络扩容需求持续加强。5G 网络将承载更大的流量,要求天线具备 64、128 甚至 256 通道数,相应地对基站 BBU 数据处理能力提出更高的要求,高速板的用量将成倍提升。 
        
        另外,5G 承载网是一个移动宽带、云专线架构趋同的综合承载网,需要具备 10G~100G 承载、1~2 倍站点带宽演进、极低时延、高精度时钟架构基础的能力,支持移动、宽带、专线综合承载灵活演进能力,同时末梢设备具备即插即用的部署能力。5G 时代下的云数据中心网络架构,带来大型 IDC、边缘中小型数据中心的增加,将刺激高速覆铜板的需求。所谓“高速”电路是指数字信号从驱动端到接收端的传输时间小于 1/2 的数字信号在上升(下降)阶段耗费时间的电路,也就是说信号在频带边缘较为“陡峭”。高速 PCB 板需要使用多层低介电损耗的芯板(覆铜板),并在上面刻蚀设计好的导电图,最后通过热压制成。高速板主要承担芯片组间高速电路信号传输的功能,关系到整个系统的运算及信号处理能力。 
         
        参考观研天下发布《2018年中国5G产业市场分析报告-行业运营态势与发展前景预测
        
图表:通信设备领域 PCB 的应用场景
 
        资料来源:观研天下整理

        高速 PCB 广泛应用于通信基站、服务器、数据存储等领域。BBU 所用 PCB 板比基站 AAU 的层数更高、面积更大,除了满足一定的电气性能外,需要所用的覆铜板具有较低的热膨胀系数、高 Tg、低厚度公差和更好的铜面光滑度等。 
        
        PTFE 材料阻抗特性无疑是最优的,但其缺点也很明显,例如 PTFE 热膨胀系数是钢铁的 13 倍,但导热系数仅为 0.24Kcal/(mh℃),很容易出现热膨胀、热疲劳和热变形。因此各家厂商都会有独特的工艺,通过独家配方的填充材料进行改性(这也是 PTFE 板材昂贵的原因)。 
         
图表:PTFE 材料的优点和缺点
 
        资料来源:观研天下整理

        一般而言,由于 BBU/IDC 用的高速 PCB(层数较高)工作温度更高,往往采用氰酸酯、PPE 等高耐热的树脂板材,保证在工作过程中不变形。高速材料的龙头企业为日本松下,主流产品型号为 Megtron4、Megtron6。 
         
图表:各类可用作高速材料的树脂性能对比
 
        资料来源:观研天下整理

        背板是移动基站中面积最大的线路板。早期基站的室内单元为一个 19 英寸的标准机柜,内部安装接入单元板(6 块)、基站电源板(2 块)和背板,其中背板(Backplane)面积最大,用于连接、插接多块单元板。除此之外,背板还应用在通信骨干网核心路由器、交换机、OTN、 IDC、超级计算机、大型医疗影像设备、航空航天控制系统等复杂电子系统中。背板是电子系统的“主动脉”,承担着连接、支撑各功能板的功能,实现各子板信号传输。 
         
图表:市场上主要高速覆铜板厂商及型号
 
        资料来源:观研天下整理

        背板是各功能子板连接线的集成,发展趋势是承载子板数量不断增加、信号损耗要不断减少。
        
        2G~4G 通信设备系统容量要求大幅增长,通信设备出现多平面交换、多交换卡协同工作的工作方式,往往需要背板有更多插卡槽位,因此又出现了可以两面都能插卡的 Midplane(中间背板)。由于越来越多的数据链路要求通过背板走线(线路互联的交换卡越来越多),因此线卡间的数据交换速率要求越来越高(延时越来越低),因此背板的高速材料用量和层数也在不断增加。 
        
        预计 5G 高速、多层的基站通信板价值量将显著提升。5G 要达到高速率、多通道、大容量的标准,数据链路将更复杂、I/O(输入/输出)量更大,背板则要更高层数、超大尺寸、超大厚度、超多孔数和超高可靠性,工艺难度要比 4G 高很多。高速板加工的核心工艺在层压、钻孔、电镀等环节,将增加在 PCB 加工环节的附加值。 
        
图表:背板和中间背板的示意图
 
        资料来源:观研天下整理

图表:通信背板与单板的组装示意图
 
        资料来源:观研天下整理

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